(57)【要約】【課題】鉄塔基礎の諸元を正確に予測するための方法を提供する。【解決手段】本発明は、鉄塔を支持するために埋設された基礎の周辺で地中の電場を測定する段階と、前記電場を測定する段階によって測定された電場から地中の電気抵抗に対する関係式を算出する段階と、前記測定された電場と前記電気抵抗に対する関係式によって前記基礎の諸元を導出する段階とを含んでなる鉄塔基礎諸元予測方法である。本発明によれば、鉄塔基礎の諸元を正確に予測可能である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄塔を支持するために埋設された基礎の周辺で地中の電場を測定する段階と、
前記電場を測定する段階によって測定された電場から地中の電気抵抗に対する関係式を算出する段階と、
前記測定された電場と前記電気抵抗に対する関係式によって前記基礎の諸元を導出する段階とを含んでなる、鉄塔基礎諸元予測方法。
【請求項２】
前記地中の電場を測定する段階は、
前記基礎を中心に反対方向に直線的に延伸した同じ長さの側線を構築する段階と、
前記側線による両測点にそれぞれ複数のセンサーを設置する段階と、
前記センサーによって電場を測定する段階とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の鉄塔基礎諸元予測方法。
【請求項３】
前記基礎が深礎基礎である場合、前記センサーは各側点あたり５個であることを特徴とする、請求項２に記載の鉄塔基礎諸元予測方法。
【請求項４】
前記基礎がＬ字型基礎である場合、前記センサーは各側点あたり７個であることを特徴とする、請求項２に記載の鉄塔基礎諸元予測方法。
【請求項５】
前記各測点を中心に設置される複数のセンサーは、互いに０．５ｍ以上離隔するように設置されることを特徴とする、請求項２に記載の鉄塔基礎諸元予測方法。
【請求項６】
前記電気抵抗に対する関係式は、前記基礎が存在しないときの電流、前記基礎の面積に該当する電流、及び前記基礎の材質を考慮した電流の関係から導出されることを特徴とする、請求項２に記載の鉄塔基礎諸元予測方法。
【請求項７】
前記電気抵抗に対する関係式は、土の電気伝導度、前記基礎の電気伝導度、及び前記土の誘電率と前記基礎の誘電率との比を変数として含むことを特徴とする、請求項６に記載の鉄塔基礎諸元予測方法。
【請求項８】
鉄塔を支持するために埋設された基礎の周辺で電場を測定し、測定された電場から地中の電気抵抗に対する関係式を算出することにより、算出された前記電気抵抗に対する関係式によって前記基礎の諸元を導出し、
前記基礎が深礎基礎である場合、算出される前記電気抵抗に対する関係式は、下記式で表されることを特徴とする、鉄塔基礎諸元予測方法。
【数２１】
2019527780.tif 000023
（式中、Ｒｌは電気抵抗、ａは電場測定センサーの半径、σｍは土の電気伝導度、σｄｆは深礎基礎の電気伝導度、Ｌは電場測定のための両センサー間の距離、Ｋｄｆは土の誘電率εｍと深礎基礎の誘電率εｄｆとの比、ｔｄｆ、ｄｄｆは深礎基礎の形状変数である。）
【請求項９】
鉄塔を支持するために埋設された基礎の周辺で電場を測定し、測定された電場から地中の電気抵抗に対する関係式を算出することにより、算出された前記電気抵抗に対する関係式によって前記基礎の諸元を導出し、
前記基礎がＬ字型基礎である場合、算出される前記電気抵抗に対する関係式は、下記式で表されることを特徴とする、鉄塔基礎諸元予測方法。
【数２２】
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（式中、ＲLは電気抵抗、ａは電場測定センサーの半径、σｍは土の電気伝導度、σｌｄはＬ字型基礎の電気伝導度、Ｌは電場測定のための両センサー間の距離、Ｋｌｄは土の誘電率εｍとＬ字型基礎の誘電率εｌｄとの比、ｔｌｄ、Ｔｌｄ、ｄｌｄ、ｃｌｄはＬ字型基礎の形状変数である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された鉄塔基礎の諸元を予測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄塔は、鉄骨または鉄柱を素材とした塔であって、主に送電線の支持物として使用されるが、その形態は、線路の送電電力、電圧、地形などに応じて異なり、水平断面正方形のものが多い。
【０００３】
このような鉄塔が崩壊して倒れることを防止するために地下に設置される構造物として基礎（footing, foundation）が設置され、その上に鉄塔が設置される。鉄塔基礎も、地形などの条件によって逆Ｔ字型基礎、Ｌ字型基礎、深礎基礎などに分けられる。
【０００４】
鉄塔は、安全性が重要視される構造物であって、時間経過に伴って風の影響により老朽化し、基礎の補強が必要とされる。そのため、定期的に安定性を検討し、必要に応じて補強を行う必要がある。韓国の場合、１９８８年６月以前に施工された鉄塔の中で、２０１５年までに補強完了した鉄塔基礎は４３２４基あり、それ以降に補強を必要とする鉄塔は４２２０基ある。
【０００５】
ところが、鉄塔基礎を補強するためには基礎の諸元（形状や形状を規定するための寸法等のデータ）が取得されなければならないが、補強を必要とする鉄塔４２２０基のうち、諸元の取得されていない鉄塔が２３０６基に達する。
【０００６】
鉄塔基礎の形状及び寸法等をはじめとした土の下部の諸元を探査することができる方法としては、電気比抵抗探査、弾性波探査、電磁探査などが存在する。
【０００７】
しかしながら、電気比抵抗探査の場合は、鉄塔基礎の形状及び寸法を正確に判断することができず、探査のために広い敷地が必要である。また、電磁探査の場合は、鉄塔基礎が伝導性を持たないため探査が不可能であり、弾性波探査の場合は、信号が鉄塔によって干渉を受けるため正確な結果を得ることができない。すなわち、既存の方法では、鉄塔基礎の形状及び寸法を正確に判断することが難しい。
【０００８】
以上の背景技術に記載された事項は、発明の背景に対する理解を助けるためのものであって、当該技術の属する分野における通常の知識を有する者に既に知られている従来技術ではない事項を含むことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、鉄塔基礎の諸元を正確に予測するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある観点による鉄塔基礎諸元予測方法は、鉄塔を支持するために埋設された基礎の周辺で地中の電場を測定する段階と、前記電場を測定する段階によって測定された電場から地中の電気抵抗に対する関係式を算出する段階と、前記測定された電場と前記電気抵抗に対する関係式によって前記基礎の諸元を導出する段階とを含んでなる。
【００１１】
前記地中の電場を測定する段階は、前記基礎を中心に反対方向に直線的に延伸した同じ長さの側線を構築する段階と、前記側線による両測点にそれぞれ複数のセンサーを設置する段階と、前記センサーを介して電場を測定する段階とを含むこと特徴とする。
【００１２】
また、前記基礎が深礎基礎である場合、前記センサーは各側点あたり５個であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記基礎がＬ字型基礎である場合、前記センサーは各側点あたり７個であることを特徴とする。
【００１４】
一方、前記各測点を中心に設置される複数のセンサーは、互いに０．５ｍ以上離隔するように設置されることを特徴とする。
【００１５】
このような前記電気抵抗に対する関係式は、前記基礎が存在しないときの電流、前記基礎の面積に該当する電流、及び前記基礎の材質を考慮した電流の関係から導出されることを特徴とする。
【００１６】
このため、前記電気抵抗に対する関係式は、土の電気伝導度、前記基礎の電気伝導度、及び前記土の誘電率と前記基礎の誘電率との比を変数として含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の観点による鉄塔基礎諸元予測方法は、鉄塔を支持するために埋設された基礎の周辺で電場を測定し、測定された電場から地中の電気抵抗に対する関係式を算出することにより、算出された前記電気抵抗に対する関係式によって前記基礎の諸元を導出するが、前記基礎が深礎基礎である場合、算出される前記電気抵抗に対する関係式は、下記式で表されることを特徴とする。
【００１８】
【数１９】
2019527780.tif 000003
【００１９】
式中、Ｒｌは電気抵抗、ａは電場測定センサーの半径、σｍは土の電気伝導度、σｄｆは深礎基礎の電気伝導度、Ｌは電場測定のための両センサー間の距離、Ｋｄｆは土の誘電率εｍと深礎基礎の誘電率εｄｆとの比、ｔｄｆ、ｄｄｆは深礎基礎の形状変数である。
【００２０】
本発明の別の観点による鉄塔基礎諸元予測方法は、鉄塔を支持するために埋設された基礎の周辺で電場を測定し、測定された電場から地中の電気抵抗に対する関係式を算出することにより、算出された前記電気抵抗に対する関係式によって前記基礎の諸元を導出するが、前記基礎がＬ字型基礎である場合、算出される前記電気抵抗に対する関係式は、下記式で表されることを特徴とする。
【００２１】
【数２０】
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【００２２】
式中、ＲＬは電気抵抗、ａは電場測定センサーの半径、σｍは土の電気伝導度、σｌｄはＬ字型基礎の電気伝導度、Ｌは電場測定のための両センサー間の距離、Ｋｌｄは土の誘電率εｍとＬ字型基礎の誘電率εｌｄとの比、ｔｌｄ、Ｔｌｄ、ｄｌｄ、ｃｌｄはＬ字型基礎の形状変数である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の鉄塔基礎諸元予測方法によれば、鉄塔の周辺で電気抵抗値を測定し、大略的な鉄塔基礎の根入れ深さと形状を算定することができる。したがって、従来予測できなった深礎基礎及びＬ字型基礎に対する電場解析によって、鉄塔基礎の根入れ深さと形状の予測が可能であり、これに基づいて、鉄塔基礎の補強工事を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、深礎基礎の諸元を予測する方法を説明するための図である。
【図２】図２は、Ｌ字型基礎の諸元を予測する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明、本発明の動作上の利点、及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好適な実施形態を例示する添付図面、及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。
【００２６】
本発明の好適な実施形態を説明するにあたり、本発明の要旨を不要に不明確にするおそれのある公知の技術または反復的な説明は、その説明を減らし或いは省略する。
【００２７】
本発明に係る鉄塔基礎諸元予測方法は、まず、鉄塔基礎を中心に反対方向に直線的に延伸した（図１及び図２においては左右に平行して配置されている）同じ長さの側線を構築する。
【００２８】
その後、両測点にそれぞれ複数のセンサーを設置する。センサーは、深礎基礎の場合には各側点あたり５個、Ｌ字型基礎の場合には各側点あたり７個程度設置して、複数のデータを計測する。各測点を中心に設置される複数のセンサーは、周辺の影響を考慮して０．５ｍ以上ずつ離隔することが好ましい。
【００２９】
設置されたセンサーによって電場を測定し、測定された電場から地中の電気抵抗を理論的には算出する。
【００３０】
算出された電気抵抗式から逆解析を行って基礎の様々な諸元を導出する。
【００３１】
図１及び図２は測定された電場から電気抵抗式を算出する方法を説明するための図である。図１は深礎基礎の諸元を予測するための方法であり、図２はＬ字型基礎の諸元を予測するための方法である。
【００３２】
まず、図１を参照して深礎基礎の諸元算出を説明する。
【００３３】
電流Ｉは、時間が経過する間に任意の断面積ｄｓを通過する電荷量を意味し、下記数式１のとおりである（ガウスの法則）。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
式中、σは電気伝導度であり、Ｅは電場である。
【００３６】
前記数式１を図１の深礎基礎に適用すると、下記数式２のとおりである。
【００３７】
【数２】
2019527780.tif 000006
【００３８】
式中、σｍは土の電気伝導度、Ｅｍは土から発生する電場、σｄｆは深礎基礎の電気伝導度、Ｅｄｆは深礎基礎から発生する電場、ｌは両センサーを連結した線から土内部の任意の点までの距離である。
【００３９】
前記数式２において、第一項は、深礎基礎が存在しないときの電場解析式であり、第二項は、深礎基礎面積だけの電流量であり、第三項は、深礎基礎材質σｄｆを考慮した電流量である。
【００４０】
土から発生する電場は、下記数式３のとおりであり、深礎基礎から発生する電場と土から発生する電場との関係は、下記数式４のとおりである。
【００４１】
【数３】
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【００４２】
【数４】
2019527780.tif 000008
【００４３】
式中、εｍは土の誘電率、Ｑは電荷量、ｒはセンサーから土内部の任意点までの距離、Ｌは両センサー間の距離、ベクトルｒは方向の垂直ベクトル、Ｋｄｆ（＝εｄｆ／εｍ）は土の誘電率εｍと深礎基礎の誘電率εｄｆとの比である。
【００４４】
前記数式３において２倍にした理由は、土内部の任意の点がソース（source）センサーとレシーバー（receiver）センサーからそれぞれ影響を受けるためである。
【００４５】
前記数式２の第一項に前記数式３と前記数式４を適用すると、下記数式５のとおりである。
【００４６】
【数５】
2019527780.tif 000009
【００４７】
電荷量Ｑは、既存の理論式によって下記数式６のとおりであり、下記数式６を前記数式５に代入して前記数式２を整理すると、下記数式７のとおりである。
【００４８】
【数６】
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【００４９】
【数７】
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【００５０】
式中、ａはセンサーの半径であり、Ｖは電圧である。
【００５１】
前記数式７に前記数式４を代入して整理すると、下記数式８のとおりである。
【００５２】
【数８】
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【００５３】
前記数式８の積分項に前記数式３及び前記数式６を代入すると、前記数式８は、下記数式９のように表現可能である。
【００５４】
【数９】
2019527780.tif 000013
【００５５】
式中、ｔｄｆ、ｄｄｆは図１の深礎基礎の形状変数である。
【００５６】
よって、前記数式９を電気抵抗（Ｒｌ）式で表現すると、下記数式１０及び数式１１のとおりである。
【００５７】
【数１０】
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【００５８】
【数１１】
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【００５９】
前記数式１０の変数は、Ｒｌ、ａ、σｍ、σｄｆ、Ｌ、Ｋｄｆ、ｔｄｆ、ｄｄｆである。これらの中でａは既知の変数であるから、Ｌに応じてＲｌを５回測定することで、得ようとする変数σｍ、σｄｆ、Ｋｄｆ、ｔｄｆ、ｄｄｆを逆解析によって取得可能である。
【００６０】
次に、図２を参照してＬ字型基礎の諸元算出を説明する。
【００６１】
Ｌ字型基礎が地下の内部に存在するときに流れる電流は、前記数式２を修正した下記数式１２のとおりである。
【００６２】
【数１２】
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【００６３】
式中、σｌｄはＬ字型基礎の電気伝導度、ＥｌｄはＬ字型基礎から発生する電場である。
【００６４】
前記数式１２において、第一項は、Ｌ字型基礎が存在しないときの電場解析式であり、第二項は、Ｌ字型基礎面積だけの電流であり、第三項は、Ｌ字型基礎材質σｌｄを考慮した電流量である。
【００６５】
土から発生する電場は、前記数式３のとおりであり、Ｌ字型基礎から発生する電場と土から発生する電場との関係は、下記数式１３のとおりである。
【００６６】
【数１３】
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【００６７】
式中、Ｋｌｄ（＝εｌｄ／εｍ）は、土の誘電率εｍとＬ字型基礎の誘電率εｌｄとの比である。
【００６８】
前記数式１２の第一項に前記数式５を代入して整理すると、下記数式１４のとおりである。
【００６９】
【数１４】
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【００７０】
前記数式１４に前記数式１３を代入して整理すると、下記数式１５のとおりである。
【００７１】
【数１５】
2019527780.tif 000019
【００７２】
前記数式１５の積分項は、下記数式１６のとおり表現可能である。
【００７３】
【数１６】
2019527780.tif 000020
【００７４】
式中、ｔｌｄ、Ｔｌｄ、ｄｌｄ、ｃｌｄは図２のＬ字型基礎の形状変数である。
【００７５】
したがって、前記数式１６を電気抵抗（ＲL）式で表現すると、下記数式１７及び数式１８のとおりである。
【００７６】
【数１７】
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【００７７】
【数１８】
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【００７８】
前記数式１８の変数は、ＲL、ａ、σｍ、σｌｄ、Ｌ、Ｋｌｄ、ｔｌｄ、Ｔｌｄ、ｄｌｄ、ｃｌｄである。これらの中でａは既知の変数であるから、Ｌに応じてＲLを７回測定することで、得ようとする変数σｍ、σｌｄ、Ｌ、Ｋｌｄ、ｔｌｄ、Ｔｌｄ、ｄｌｄ、ｃｌｄを逆解析によって取得可能である。
【００７９】
上述したような本発明は、例示された図面を参照して説明されたが、記載された実施形態に限定されるものではない。本発明の思想及び範囲から外れることなく、様々な修正及び変形を加え得ることは、当該技術分野における通常の知識を有する者に自明であろう。よって、それらの修正例または変形例も本発明の特許請求の範囲に属すると理解すべきであり、本発明の権利範囲は添付された特許請求の範囲に基づいて解釈すべきである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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